Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор и постановка задач исследования 10
1.1. Строение тропосферы и её загрязнение пылегазовыми выбросами... 10
1.2. Выделение углекислого газа в шахтный воз дух 13
1.3. Поглощение кислорода из рудничной атмосферы 25
1.4. Выделение радона в угольных шахтах 35
Выводы 40
Цель и идея работы. Постановка задач исследования 41
2. Анализ и обобщение натурных наблюдений в угольныхшахтах 43
2.1. Характеристика объектов исследований 43
2.2. Поглощение кислорода и выделение углекислого газа в горные выработки 48
2.3. Газовыделение при снижении атмосферного давления 56
2.4. Выделение радона из угольных пластов и вмещающих пород 60
2.5. Источники выбросов и количество выбрасываемых вредных веществ в атмосферу ш.«Дубовская» 69
Выводы 71
3. Математическое моделирование газообмена приземного слоя тропосферы с шахтным воздухом 73
3.1. Физическая модель и математическое описание вертикальной миграции радона в горные выработки 73
3.2. Математическая модель выделения радона с поверхности обнажения разрабатываемого угольного пласта 78
3.3. Математическая модель выделения радона на подготовительных и очистных участках 81
3.4. Математическая модель выделения радона из шахтных подземных вод 86
3.5. Физическая модель и математическое описание взаимодействия кислорода угольным пластом 89
3.6. Математическое моделирование поглощения кислорода поверхностью обнажения угольного пласта 93
Выводы 97
4. Методические положения оценки газообмена атмосферы с угольной шахтой 99
4.1.Характеристика угледобывающего предприятия как источника загрязнения атмосферы 99
4.2. Комплекс программных средств для расчета выбросов вредных веществ от угледобывающего предприятия 103
4.3.Газообмен угольной шахты с приземным слоем атмосферы 123
Выводы 130
Заключение 131
Список использованной литературы
- Поглощение кислорода из рудничной атмосферы
- Газовыделение при снижении атмосферного давления
- Математическая модель выделения радона с поверхности обнажения разрабатываемого угольного пласта
- Комплекс программных средств для расчета выбросов вредных веществ от угледобывающего предприятия
Введение к работе
Актуальность темы. Зависимость общества от экологических результатов своей деятельности приобретает глобальный и всё более острый характер. На современном этапе взаимодействия хозяйственной деятельности с окружающей средой характеризуются огромными масштабами изменений естественного состояния ландшафтов, атмосферы, недр, возрастанием энергетической вооруженности, производством всё большего числа новых веществ и выбросами их в окружающую среду, увеличением количества твёрдых, жидких и газообразных отходов и другими факторами. Любые современные технологии так или иначе, использующие природные ресурсы, направлены на реорганизацию окружающей среды. В результате применения технологий происходит деформация окружающей среды, возникают её локальные, региональные и глобальные изменения.
Добыча полезных ископаемых сопровождается изъятием вещества недр и нарушением целостности породных массивов, прилегающих к горным выработкам. Использование земельных площадей под горные отводы сопровождается следующими воздействиями на окружающую среду: загрязнением почвенного покрова прилегающих территорий; потреблением водных ресурсов, которое происходит одновременно с их загрязнением и сбросами сточных вод; изъятием кислорода из атмосферы в процессе сжигания топлива и окисления вскрытых пород; загрязнением атмосферы пылегазовыми выбросами. То есть горное производство оказывает влияние на экосистемы, существование которых обусловлено лишь компонентами природной среды, воспринимаемыми человеком как ресурсы биосферы.
Горное производство, являясь одним из основных видов хозяйственной деятельности человека, приводящей к изменению природы, выражает себя в неминуемом изъятии вещества и изменении физических и химических характеристик окружающей природной среды. Программный документ «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», разработанный Минэнерго России в 2000 году, предусматривает диверсификацию энергоносителей: стабилизацию доли газа в производстве первичный топливно-энергетических ресурсов (до
38,8 %) и увеличение использования угля в топливно-энергетическом балансе страны, с доведением добычи до 430 млн т. В Центральном Федеральном округе планируется создание топливной базы Рязанской ГРЭС на подмосковных углях с годовым объемом добычи угля от 1 до 1,5 млн т, а в перспективе - до 4 млн т в год. Сегодня в основных угледобывающих регионах помимо закрытия нерентабельных и технологически опасных шахт, ведутся реконструкция действующего шахтного и карьерного фонда, строительство новых предприятий. Увеличение объема производства в условиях рынка приведет к существенному повышению пылегазовых выбросов в атмосферу не только вследствие сжигания топлива, но и в ходе его добычи.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательного центра по проблемам регионального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программой «Развитие научного потенциала высшей школы (2009…2010 гг.) (рег. номер 2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт № 02.740.11.0319).
В этих условиях особую значимость и актуальность приобретает задача совершенствования оценки пылегазовых выбросов в атмосферу угольными шахтами и отраслевой методики инвентаризации источников загрязнения на территориях с развитой угледобывающей промышленностью.
Целью работы является уточнение закономерностей газообмена угольной шахты с атмосферным воздухом для совершенствования методики инвентаризации пылегазовых выбросов в атмосферу, позволяющей автоматизировать прогнозные расчеты и повысить эффективность мониторинга воздействий подземной угледобычи на окружающую среду.
Идея работы состоит в том, что совершенствование методики инвентаризации пылегазовых выбросов в атмосферу, позволяющей автоматизировать прогнозные расчеты и повысить эффективность мониторинга загрязнения атмосферы, обеспечивается за счет учета поглощения кислорода угольным пластом, выделения углекислого газа и радона в горные выработки.
Основные научные положения, сформулированные в работе, состоят в следующем:
- интенсивность пылегазовых выбросов в атмосферу от негазовых угольных шахт обусловлена источниками пылевыделений и выбросов газов поверхностного технологического комплекса на промплощадках, а также процессами миграции радона, поглощения кислорода углем и выделения углекислого газа из угольных пластов;
- валовые выбросы радона в приземный слой атмосферы на территории действующей шахты зависят от удельной активности подземных вод по радону, содержания рассеянного урана в разрабатываемых угольных пластах и вмещающих породах;
- поглощение атмосферного кислорода в горных выработках происходит за счет низкотемпературного окисления поверхности обнажения угольных пластов и отбитого угля в очистных и подготовительных забоях, а интенсивность этого процесса зависит от константы скорости взаимодействия кислорода с углем, константы динамического равновесия процесса сорбции и коэффициента кнудсеновской диффузии кислорода в угле;
- валовые выбросы углекислого газа в приземный слой атмосферы пропорциональны величине поглощения атмосферного кислорода в горных выработках с угловым коэффициентом близким к единице.
Новизна разработанных научных положений состоит в следующем:
- разработаны математические модели поглощения атмосферного кислорода, валовых выбросов углекислого газа и радона в приземный слой атмосферы, отличающиеся тем, что учтено влияние протяженных газоотдающих поверхностей, контактирующих с вентиляционными струями, и аэрогазодинамических характеристик очистных и подготовительных участков;
- усовершенствована методика инвентаризации источников пылегазовых выбросов от угольных шахт Подмосковного бассейна, отличающаяся тем, что наряду с источниками пылегазовых выбросов, расположенными на поверхности, учитываются поглощение кислорода угольным пластом, а также выделения углекислого газа и радона в шахтный воздух;
- разработан комплекс программных средств, позволяющий автоматизировать процесс расчета пылегазовых выбросов в приземные слои атмосферы от источников поверхностного технологического комплекса угольных шахт, а также проводить вычислительные эксперименты при моделировании различных геоэкологических и геотехнологических условий.
Обоснованность и достоверность теоретических положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректной постановкой задач исследования, применением классических методов математической физики, математической статистики и теории вероятностей и современных достижений вычислительной математики; удовлетворительной сходимостью результатов прогноза с фактическими данными (отклонение не превышает 20 %) и большим объемом вычислительных экспериментов.
Практическая значимость работы заключается в том, что усовершенствована методика инвентаризации источников пылегазовых выбросов от угольных шахт Подмосковного бассейна для повышения эффективности заполнения формы федерального государственного статистического наблюдения 2ТП - Воздух «Сведения об охране атмосферного воздуха». Также разработаны и апробированы комплекты программных средств для инвентаризации пылегазовых выбросов от источников поверхностного технологического комплекса типовой угольной шахты Подмосковного бассейна, а также комплекс программных средств, позволяющий автоматизировать инженерные расчеты поглощения кислорода угольным пластом, а также выделения углекислого газа и радона в шахтный воздух.
Практическая реализация выводов и рекомендаций. Усовершенствованные методы оценки воздействия на атмосферу при разработке угольных месторождений подземным способом были использованы на угледобывающих предприятиях Ерунаковской угольной компании, ООО «Прокопьевскуголь» и ОАО «Мосбассуголь». На основе материалов диссертации разработан комплекс эффективных геоэкологических мероприятий по контролю за пылегазовыми выбросами угольных шахт. Научные и практические результаты были использованы в Тульском государственном университете при выполнении НИР по федеральной и межрегиональным научно-техническим программам, а также в учебном процессе по направлению «Горное дело».
Апробация работы. Научные положения и практические рекомендации диссертационной работы и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ, на 3-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2007 г.), на 3-й Международной конференции по проблемам рационального природопользования (г. Тула, 2010 г.), на 8-й Международной научно-практической конференции по Освоению минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения (г. Воркута, 2010 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 статей.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из 4 глав, изложенных на 147 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, 17 таблиц, список литературы из 139 наименований.
Автор диссертационной работы выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. Э.М. Соколову, д-ру техн. наук, проф. Е.И. Захарову за методическую помощь, сотрудникам кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды, кафедры геотехнологий и геотехники ТулГУ за содействие при проведении научных исследований.
Поглощение кислорода из рудничной атмосферы
Однако, с точки зрения вентиляции шахт, эти источники не представляют интереса, так как при взрьшах или пожарах обычно предусматривается аварийный режим проветривания, а внезапных выбросов на шахтах России с участием углекислого газа пока вообще не наблюдалось.
Различают также второстепенные источники образования углекислого газа в шахтах - дыхание людей, горение ламп и взрывные работы.
Обычно эти источники в сумме дают лишь 1/10-1/20 всего количества углекислого газа, образующегося в шахте. Очень редко рассматриваемое отношение достигает 1/3 [4].
До сих пор нет единого мнения об определяющей роли какого-либо источника выделения СОг- Одни считают основным источником выделение углекислого газа из разрабатываемого пласта в готовом виде, другие основную роль отводят биохимическим и физико-химическим процессам в шахте и выработанном пространстве. Первой точки зрения придерживаются Тульский государственный университет (Тульский политехнический институт), Мак-НИИ и др. в отношении углекислотообильности шахт Восточного Донбасса, разрабатывающих высокометаморфизованные антрацитовые угольные пласты [9,14 и др.]. Вторую точку зрения разделяют исследователи для условий при большой склонности углей к окислению [6, 8, 12, 15-18 и др.]. Это объясняется тем, что при разных горно-геологических условиях, во-первых, газоносность угольных пластов, связанная с происхождением и миграцией углекислого газа, может быть различной и, во-вторых, пласты имеют неодинаковую сорбционную способность по отношению к кислороду воздуха.
Г.Д. Лидин отмечает, что, кроме источников биохимического происхождения (в почвенном слое), С02 появляется в угольных пластах в результате миграции из атмосферы при окислении угля кислородом, а также при мета морфизме пород [53]. К тому же замечена зависимость, отвечающая современной газоносности пластов, кроме общих газодинамических процессов, и от локальных условий для данного пласта. К ним относятся: углы залегания и степень погружения пластов, наличие геологических нарушений и обнажений, различная газопроницаемость углей и вмещающих пород, действия инфильт-рационных вод и т.д. Эти условия могут либо помогать, либо препятствовать миграции газов к дневной поверхности [19].
Возможными путями, по которым углекислый газ, вьщеляющийся биохимическим или метаморфическим путем из растительных остатков и из угля, выходит из равновесной системы "уголь-газ" являются: растворение в подземных водах (в 100 г Н20 при 20С и 760 мм рт. ст. растворяется 169- 10"3 г С02), химическое взаимодействие со щелочными породами и, наконец, выделение в атмосферу, т.е. возвращение в биохимический цикл [101]. Совокупное действие этих факторов, по всей вероятности, и обусловило, что в большинстве угольных районов и в подавляющем числе случаев содержание углекислого газа не превышает 0,5-1 MVT. Однако возможное высокое содержание С02 отрицать нельзя и особенно в районах альпийской складчатости, действия геотермальных источников и интрузивных тел [12, 19, 53 и др.].
В одной из первых работ по вопросу углекислотообильности шахт А.А. Скочинский и Д.Ф. Борисов установили для условий Донецкого и Подмосковного бассейнов следующее [6]:
1. Прямой пропорциональности между размерами добычи шахты и количеством выделяющегося в ней углекислого газа не существует.
2. Углекислотообильность шахты зависит в значительно большей степени от продолжительности ее существования и размера выработанных пространств, чем от сорта и рода разрабатываемого угля.
3. Главным резервуаром питания шахты углекислотой являются старые выработанные пространства При этом падение барометрического давления увеличивает выделение углекислоты и, наоборот, подъем давления умень шает его.
Существенное влияние выработанных пространств и изменений атмосферного давления на выделение углекислого газа, в частности, и газовыделение вообще отмечается также в работах других исследователей [16, 17, 20 и ДР-] Г.Д. Лидин на основании анализа имеющихся в настоящее время данных из всех источников основными и оігоеделяющими углекислотообильность большинства угольных шахт называет лишь процессы окисления органических веществ [12,53]. При этом отмечается, что количество углекислого газа в шахте заметно возрастает с увеличением количества подаваемого воздуха. Прямопропорциональной зависимости между дебитом СОг и размерами добычи угля нет, а углекислотообильность шахт зависит в основном от продолжительности существования и размеров выработанных пространств. Подчеркнута также важность учета при расчете вентиляции шахт и рудников (кроме уг-лекислотообильности) обескислороживания воздуха, так как расход кислорода на окислительные реакции значительно превышает объемы кислорода, возвращающегося в рудничную атмосферу. Интенсивность обескислороживания воздуха и выделение СОг связаны со многими причинами и, в частности, с такими природными факторами, как степень метаморфизма угля, его химическая активность по отношению к кислороду, окисленность, газоносность, температура. Из технологических факторов выделены интенсивность проветривания выработок, площадь и "возраст" обнажения угольных пластов, поскольку интенсивность окисления угля снижается во времени.
Газовыделение при снижении атмосферного давления
Главной характеристикой выработанных пространств шахт Подмосковного бассейна является их газопроницаемость - способность нарушенного массива горных пород пропускать через себя газ при некотором перепаде давления. Эта способность зависит от свойств пористой сорбирующей среды, возможные состояния которой приведены ниже.
Выработанные пространства шахт Подмосковного бассейна имеют условное деление на «старые» (существующие более 1 года) и «молодые» (существующие менее 1 года). Воздухопроницаемость «молодых» выработанных пространств незначительна и практически не отличается от проницаемости массива ненарушенной структуры и коэффициент газопроницаемости зон обрушения действующих участков имеет такой же порядок, как и в «старых» выработанных пространствах, в которых процесс усадки полностью завершен (т.е. их фильтрационные свойства не отличаются от свойств ненарушенного массива). Газопроницаемость колеблется в широких пределах (от тысячных до целых дарси), а ее изменение носит случайный характер [86,93].
В газообмене с горными выработками участвует не весь объем выработанного пространства, а так называемая «активная зона», простирающаяся вглубь выработанного пространства примерно на 130 м, в которой состав газовой смеси зависит от колебания атмосферного давления. «Пассивная зона», удаленная от демонтажных камер отработанных очистных участков (предохранительных целиков) более чем на 130 м [93], остается постоянно заполнена газом, и практически не участвует в газообмене при перепадах давления, вызванных реверсированием главного вентилятора или падением атмосферного давления. Режим фильтрационного течения в зонах обрушения - лами нарный, движение газа по выработанному пространству описывается законом Дарси.
При решении вопроса о возможности применения всасывающего способа проветривания на Подмосковных шахтах есть предположение, что может существовать аэродинамическая связь активной зоны выработанных пространств (или аэродинамически активных зон обрушений) с поверхностью, за счет чего атмосферный кислород по трещинам и пустотам в местах сдвижения (подработки) земной поверхности будет поступать к потерянному в выработанных пространствах углю, создавая условия для генерирования новых объемов углекислоты. Пески, залегающие в кровле угольных пластов, представляют собой среду с наиболее низким аэродинамическим сопротивлением, поэтому, при исследовании аэродинамической связи с поверхностью, уделялось особое внимание фильтрационным характеристикам песков [75, 81, 86,105].
В целом, результаты лабораторных исследований показали, что подработка песчано-глинистого комплекса приведет к незначительному увеличению проницаемости (коллекторских свойств), которая в итоге сохраняет тот же порядок, что и массив ненарушенной структуры [105].
Подземные воды играют двоякую роль в газовой динамике выработанных пространств. С одной стороны, вода, находясь в порах, пустотах и трещинах отработанных участков пластов (вмещающие породы для которых представлены сильно обводненным глинистым материалом), препятствует проникновению кислорода воздуха вглубь выработанного пространства при снижении давления и развитию окислительных процессов, т.к. проницаемость снижается до десятитысячных долей дарси. С другой стороны, имеет место смешивание вод различных водоносных горизонтов, в результате чего растворенный кислород вышележащих водоносных горизонтов способен окислять нарушенные неразрабатываемые линзы угля и потерянный уголь. Также необходимо помнить, что вода способна растворять значительные количества углекислого газа. Потери угля при очистных работах составляют в среднем 15%. Его остаточная газоносность, фракционный состав, влажность, зольность и т.д. формируют газовую среду выработанных пространств.
На рисунке 2.1, показывающем применяемую в Подмосковном бассейне схему подготовки, отражены возможные варианты примыкания очистных и подготовительных забоев к угольному пласту и выработанному пространству. Примыкание очистного забоя к выработанному пространству может быть одно-, двух- и трехстороннее; а подготовительная выработка проводится по углю, вприсечку, и крайне редко по породе.
Концепции перспективы развития угледобычи в Подмосковном бассейне в настоящее время связаны с реконструкцией угольных энергоблоков ОАО «Рязанская ГРЭС». При этом очевидно, что Подмосковный угольный бассейн является единственным в Центральной России, который располагает необходимым количеством запасов угля для обеспечения энергетической безопасности региона, из-за отсутствия других видов энергоносителей или же поставляемых дорогостоящих в ограниченных объемах монопольными образованиями. Возможность наращивания объемов добычи в бассейне с минимальными финансовыми вложениями имеется при условии наличия инвестиций и заинтересованных в этом потребителей, в частности ОАО «Рязанская ГРЭС» и др.
Исследование внутреннего рынка сбыта энергетических углей показывает, что спрос на Подмосковные угли в настоящее время имеет общую тенденцию к дальнейшему росту и по прогнозам, при наличии финансирования, на освоение новых месторождений в ближайшие 10-15 лет, может быть достигнут в объеме 4,0-6,0 млн т в год. Основными сдерживающими факторами строительства угольных предприятий являются недостаточное количество трудящихся (из-за падения престижа шахтерских профессий) и высокий из нос (94 %) основного горно-шахтного оборудования, что повлекло за собой резкое падение угледобычи, начиная с 1991 года, и недостаток финансовых средств на поддержание и развитие горных работ.
Математическая модель выделения радона с поверхности обнажения разрабатываемого угольного пласта
Источником появления радона в породоугольном массиве является рассеянный в виде микропримесей уран. Так как период полураспада урана в зависимости от вида изотопа может составлять от 2,48-105 до 4,51-109 лет, то интенсивность источника радоновыделений в поры трещины горного массива можно принять величиной постоянной. Радон, оказавшийся в свободном состоянии, диффундирует по порам и трещинам к поверхности обнажения горного массива. Этот процесс сопровождается частичной сорбцией радона и его естественным радиоактивным распадом. Определить однозначно вид диффузионного переноса невозможно и разумно предположить, что одновременно протекают процессы молекулярной, кнудсеновской и фольмеров-ской диффузии. Следовательно, диффузионное сопротивление будет определяться величиной коэффициента эффективной диффузии радона в породоугольном массиве.
Наибольшее содержание урана отмечено в угольных пластах (так, по сравнению с углями Донецкого бассейна содержание урана в углях Подмосковного бассейна в 300 - 500 раз выше).
В Тульской области, как и в других районах Подмосковного бассейна, повышенная ураноносность, главным образом, связана с угленосными визей-скими отложениями. Здесь могут быть выделены две обстановки аномальных концентраций урана: в кровле, подошве или на выклинивании единых углисто-глинистых пачек; в маломощньїх прослоях углистых терригенньтх пород, расположенных внутри известняковых пачек. Первая характерна для урано-носных пород бобриковского и реже тульского горизонтов (яснополянский надгоризонт), вторая - для Михайловского, веневского и других горизонтов карбона.
В целом в Подмосковном бассейне известно два мелких месторождения, 18 рудопроявлений и 102 проявления урана. Наиболее крупное Вельское месторождение расположено в северо-западной части бассейна на границе Тверской и Смоленской областей. Брикетно-Желтухинское месторождение урана и ряд рудопроявлений (Юраковское, Западно-Скопинское, Ларинское и Волковское) расположены в Рязанской области на восточном фланге бассейна в районе Ряжского прогиба.
Рудопроявления Чшшяевское, Студеновско-Сильковичское, Кировское, Будское, Сердейско-Шлиповское, Северо-Окское и Бабинское расположены на юго-западе бассейна в Калужской области. За исключением Ба-бинского рудопроявления, приуроченного к юрским и меловым фосфорито-носным отложениям, остальные объекты локализованы в угленосных горизонтах.
В Тульской области урановые проявления имеются практически во всех районах распространения угленосных отложений. Три рудопроявления Нечаевское, Казначеевское и Лаптевское расположены на севере области. Они приурочены к маломощным углистоглинистым прослоям среди известняков окского и серпуховского верхнего визе. Рудопроявление Веригинское и Щекинское расположены в центральной части области и связаны с собственно угленосными отложениями яснополянского горизонта.
Большинство рудопроявлений урана расположено на флангах или за пределами эксплуатируемых угольных месторождений. Однако часть урано-носных пород могла вовлекаться в добычу.
Все они располагаются на глубинах от 3 до 140 м. и связаны с раннека-менноугольными стратиграфическими горизонтами. Представляют собой серию сближенных линз площадью от 0,5 до 400 кв. км и часто сопровождаются аномальными концентрациями Rn, Ra, Mo, Ag, Y, La, Hg и Zn. Концентрация урана составляет от 0,01 % до 0,75%. Аномалии урана отмечены в скважинах в угленосных отложениях в районе Кимовска, Богородицка и Узловой.
На кафедрах аэрологии, охраны труда и окружающей среды, и геотехнологий и геотехники Тульского государственного университета в мае 2005 года проводилось опробование отвалов на содержание урана в зольном остатке угля. Целью работы является выявление урана в отвалах. Фоновая кон центрация урана в почве 2 мг/кг. Проведение экспериментальных работ осуществлялось под руководством профессора Качурина Н.М. и доцента Левки-на Н. Д.
Анализы выполнены в лаборатории кафедры АОТ и ОС Тульского государственного университета. Из табл.2.4. видно, что фоновая концентрация урана в отвалах превышает в два раза фоновую концентрацию в почве. Следовательно, это еще раз подтверждает, что разрабатываемый угольный пласт будет источником радоновыделений при разработке. Выделение радона в рабочее пространство очистного забоя происходит из угольного пласта, выработанного пространства и отбитого угля. Результаты поперечных газовых съемок в лавах показывают, что газовыделение из угольного пласта и выработанного пространства оказывает основное влияние на формирование поля концентраций радона в горных выработках. Перенос газа в пористой структуре пласта или выработанного пространства обусловлен наличием градиента давления газа, находящегося в свободном состоянии. Движение газа при водит к перераспределению поля давлений и нарушает равновесное состояние между газом, адсорбированными стенками пор и заполняющим поровое пространство. Поэтому фильтрация радона сопровождается его десорбцией, т.е. движение газа происходит с одновременным взаимодействием его с твердой фазой.
Комплекс программных средств для расчета выбросов вредных веществ от угледобывающего предприятия
Погрузка угля осуществляется открытым ленточным конвейером, ширина которого 1,8 м, длина 100 м, годовое количество рабочих часов - 300, высота пересыпа 2 м. Количество отгружаемого угля влажностью 5% составляет 900000 т/год, максимальное количество отгружаемого угля в течении часа составляет 200 т. Пылеподавление при погрузке не применяется. Для местности, где расположен пункт погрузки, характерна часто повторяемая скорость ветра 4,5 м/с.
Породные отвалы. Выбросы пыли в атмосферу происходят при его формировании и при сдувании твердых частиц с поверхности отвала. Выделение пыли при формировании отвала зависят от типа используемого оборудования, объема и влажности одновременно перегружаемого материала, высоты пересыпа, климатических особенностей местности и эффективности применяемых средств пылеподавления.
Количество твердых частиц, сдуваемых с поверхности породных отвалов, зависит от площади пылящей поверхности, влажности и степени измельчения горной массы, климатических особенностей района и эффективности средств пылеподавления.
При самовозгорании отвалов в атмосферу выбрасываются оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода и сероводород. Интенсивность выбросов загрязняющих веществ зависит от наличия в породе горючей массы, технологии формирования отвалов и от времени его существования.
На шахте имеется действующий негорящий породный отвал. Ежегодно в отвал подается 30000 м3 породы с влажностью 5%. Максимальное количество породы, поступающей на отвал в течение часа, составляет 6 м3. Площадь пылящей поверхности отвала равна 25000 м2. Пылеподавление на данном отвале не применяется. Для местности характерны: часто повторяющаяся скорость ветра 5 м/с и 120 дней с устойчивым снежным покровом.
Открытые склады угля. Выбросы угольной пыли в атмосферу происходят при выгрузке угля на склад, сдувании пыли с поверхности склада и отгрузке угля со склада. Выделение пыли со склада угля зависят от типа используемого оборудования, объема, влажности и степени измельчения одновременно перегружаемого материала, высоты пересыпа, климатических особенностей местности и эффективности применяемых средств пылеподавле-ния, а также от площади пылящей поверхности.
Количество угля влажностью 5%, поступающего на открытый со всех сторон угольный склад, составляет 70000 т/год. Максимальное количество угля, поступающего на склад в течение часа — 8 т. Высота пересыпа 1,5 м. Площадь основания штабелей угля - 1000 м2. Пылеподавление на данном складе не применяется. Для местности характерны: часто повторяющаяся скорость ветра 4,5 м/с.
Сварочный цех. На сварочном посту ведётся ручная дуговая сварка электродами типа МР-3 с годовым расходом - 500 кг. Максимальный расход электродов за 20-ти минутный интервал времени проведения сварочных работ составляет 1 кг.
При использовании электродов типа МР-3 в атмосферу поступают: сварочный аэрозоль, марганец и его оксиды, фтористый водород.
Транспортирование горной массы. Транспортирование горной массы осуществляется автомобильным транспортом и сопровождается выбросами от двигателей внутреннего сгорания транспортного средства (оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода, углеводороды, сажа), выбросами пыли при движении автомобилей по автодорогам, сдувании пыли с поверхности транспортируемого материала.
Выбросы загрязняющих веществ при работе двигателей внутреннего сгорания определяются типом и маркой транспортного средства, техниче 102 ским состоянием и продолжительностью работы. В отдельно стоящем закрытом гараже находятся 1 бульдозер, 1 экскаватор, 4 грузовых и 3 легковых автомобиля. Коэффициент выпуска для холодного, переходного и теплого времени года составляет соответственно 0,6, 0,8 и 1. Т.к. грузоподъемность бульдозера, экскаватора и грузовых автомобилей примерно совпадает обозначим Nrp = 6 и расчет будем вести для Nrp = 6 и Ид = 3. Количество дней работы в расчетном периоде для холодного, теплого переходного времени года составляет соответственно 70, 75 и 85 дней. Шахтный вентиляционные выбросы. Вместе с шахтным воздухом на поверхность Земли поступает углекислый газ и радон, а также идет процесс поглощегоіяткислорода угбльньім пластом.
